Analisis mendalam tentang solusi skalabilitas off-chain: dari state channel ke Jaringan Lighting

Analisis Kedalaman Ekspansi off-chain

1. Kebutuhan untuk Memperluas Kapasitas

Masa depan blockchain adalah visi yang besar: desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas. Namun, biasanya blockchain hanya dapat memenuhi dua dari ketiga aspek ini, sementara memenuhi ketiga persyaratan tersebut disebut sebagai masalah segitiga ketidakmungkinan blockchain. Selama bertahun-tahun, orang telah menjelajahi bagaimana menyelesaikan masalah ini, bagaimana meningkatkan throughput dan kecepatan transaksi blockchain dengan tetap memastikan desentralisasi dan keamanan, yaitu menyelesaikan masalah skalabilitas, yang merupakan salah satu topik hangat dalam pengembangan blockchain saat ini.

Mari kita secara umum mendefinisikan desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas blockchain:

  • Desentralisasi: Siapa pun dapat menjadi node yang berpartisipasi dalam produksi dan verifikasi sistem blockchain, semakin banyak jumlah node, semakin tinggi tingkat desentralisasi, sehingga memastikan jaringan tidak berada di bawah kendali sekelompok kecil partisipan terpusat yang besar.
  • Keamanan: Semakin tinggi biaya yang dikeluarkan untuk mendapatkan kendali atas sistem blockchain, maka semakin tinggi keamanannya, sehingga rantai dapat menahan serangan dari proporsi peserta yang lebih besar.
  • Skalabilitas: Kemampuan blockchain untuk memproses sejumlah besar transaksi.

Pemisahan keras besar pertama di jaringan Bitcoin berasal dari masalah perluasan. Dengan meningkatnya jumlah pengguna dan volume transaksi Bitcoin, jaringan Bitcoin yang memiliki batas maksimum 1MB per blok mulai menghadapi masalah kemacetan; sejak 2015, komunitas Bitcoin telah berbeda pendapat tentang masalah perluasan, satu pihak adalah faksi pro-perluasan yang dipimpin oleh Bitcoin ABC yang mendukung peningkatan ukuran blok, sementara pihak lain adalah faksi blok kecil yang diwakili oleh Bitcoin Core, yang berpendapat bahwa sebaiknya menggunakan solusi Segregated Witness (Segwit) untuk mengoptimalkan struktur rantai utama. Pada 1 Agustus 2017, Bitcoin ABC mulai menjalankan sistem klien yang dikembangkan sendiri hingga 8MB, yang mengakibatkan munculnya pemisahan keras besar pertama dalam sejarah Bitcoin, dan juga melahirkan jenis mata uang baru BCH.

Sama halnya, jaringan Ethereum juga memilih untuk mengorbankan sebagian dari skalabilitasnya, demi menjaga keamanan dan desentralisasi jaringan; meskipun jaringan Ethereum tidak membatasi jumlah transaksi dengan membatasi ukuran blok seperti jaringan Bitcoin, tetapi secara tidak langsung beralih ke pengaturan batas maksimum biaya bahan bakar yang dapat ditampung dalam satu blok, tetapi tujuannya tetap untuk mencapai Konsensus Tanpa Kepercayaan dan memastikan distribusi node yang luas ( baik menghapus maupun meningkatkan batasan akan mengeliminasi banyak node kecil yang tidak memiliki bandwidth, penyimpanan, dan kapasitas komputasi yang cukup ).

Sejak CryptoKitties pada tahun 2017, musim DeFi, hingga munculnya aplikasi on-chain seperti GameFi dan NFT, permintaan pasar untuk throughput terus meningkat. Namun, bahkan Ethereum yang lengkap Turing hanya dapat memproses 15~45 transaksi per detik ( TPS ), yang mengakibatkan biaya transaksi terus meningkat, waktu penyelesaian menjadi lebih lama, dan sebagian besar Dapps sulit menanggung biaya operasional. Seluruh jaringan juga menjadi lambat dan mahal bagi pengguna, sehingga masalah skalabilitas blockchain perlu segera diatasi. Solusi skalabilitas yang ideal adalah: tanpa mengorbankan desentralisasi dan keamanan, dapat meningkatkan kecepatan transaksi jaringan blockchain ( waktu finalitas yang lebih singkat ) dan throughput transaksi ( TPS yang lebih tinggi ).

Laporan Penelitian Kedalaman: Analisis Komprehensif tentang Ekspansi off-chain

2. Jenis Rencana Perluasan

Kami mengklasifikasikan rencana perluasan menjadi dua kategori besar: perluasan on-chain dan perluasan off-chain, berdasarkan "apakah ada perubahan pada satu lapisan mainnet."

2.1 perluasan on-chain

Konsep inti: solusi untuk mencapai efek skalabilitas dengan mengubah satu lapisan protokol jaringan utama, saat ini solusi utama adalah sharding.

Ada berbagai solusi untuk skala di chain, artikel ini tidak akan membahas lebih lanjut, berikut adalah dua solusi yang disebutkan secara singkat:

  • Skema pertama adalah memperluas ruang blok, yaitu menambah jumlah transaksi yang dikemas dalam setiap blok, tetapi ini akan meningkatkan tuntutan pada perangkat node berkinerja tinggi, meningkatkan ambang batas untuk bergabung sebagai node, dan mengurangi tingkat "desentralisasi".
  • Solusi kedua adalah sharding, membagi buku besar blockchain menjadi beberapa bagian, bukan setiap node yang berpartisipasi dalam semua pencatatan, melainkan berbeda shard atau node yang bertanggung jawab untuk pencatatan yang berbeda, perhitungan paralel dapat memproses beberapa transaksi secara bersamaan; ini dapat mengurangi tekanan komputasi node dan ambang batas untuk bergabung, meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi dan tingkat desentralisasi; tetapi ini berarti kekuatan komputasi seluruh jaringan terdistribusi, yang dapat mengurangi "keamanan" seluruh jaringan.

Mengubah kode protokol mainnet satu lapisan dapat menghasilkan dampak negatif yang sulit diprediksi, karena setiap celah keamanan kecil di lapisan bawah dapat mengancam keamanan seluruh jaringan secara serius, dan jaringan mungkin terpaksa melakukan fork atau menghentikan perbaikan upgrade. Contohnya, insiden celah inflasi Zcash pada tahun 2018: Kode Zcash didasarkan pada modifikasi kode versi Bitcoin 0.11.2, dan pada tahun 2018 seorang insinyur menemukan bahwa ada celah berbahaya dalam kode dasarnya, yaitu token dapat diterbitkan tanpa batas, segera setelah itu tim menghabiskan 8 bulan untuk memperbaikinya secara rahasia, dan insiden ini baru dipublikasikan setelah celah diperbaiki.

2.2 off-chain kapasitas

Konsep inti: solusi skalabilitas yang tidak mengubah protokol mainnet lapisan satu yang ada.

Solusi perluasan off-chain dapat dibagi lagi menjadi Layer2 dan solusi lainnya:

  • Layer2: Dengan membangun lapisan jaringan tambahan di atas jaringan utama, sebagian besar pemrosesan dan perhitungan transaksi dipindahkan ke lapisan ini untuk meningkatkan throughput transaksi dan mengurangi biaya. Ini terutama mencakup saluran status, Plasma, Rollups, dll.

  • Solusi lain: seperti jaringan blockchain independen seperti sidechain, melakukan interaksi cross-chain dengan mainnet.

Laporan Penelitian Kedalaman 10.000 Kata: Analisis Lengkap tentang Ekspansi off-chain

3. Solusi Skalabilitas off-chain

3.1 Saluran Negara

3.1.1 Ringkasan

Saluran status mengatur bahwa pengguna hanya perlu berinteraksi dengan jaringan utama saat saluran dibuka, ditutup, atau menyelesaikan sengketa, dan menempatkan interaksi antara pengguna di off-chain, untuk mengurangi waktu dan biaya transaksi pengguna, serta memungkinkan jumlah transaksi tidak terbatas.

Saluran status adalah protokol P2P sederhana, cocok untuk "aplikasi berbasis giliran", misalnya, permainan catur dua orang. Setiap saluran dikelola oleh kontrak pintar multi-tanda tangan yang berjalan di jaringan utama, yang mengontrol aset yang disimpan dalam saluran, memverifikasi pembaruan status, dan mengadili sengketa antara peserta ( berdasarkan bukti penipuan yang dilengkapi dengan tanda tangan dan cap waktu ). Setelah peserta menyebarkan kontrak di jaringan blockchain, mereka menyetor sejumlah dana dan menguncinya, setelah kedua belah pihak menandatangani konfirmasi, saluran resmi dibuka. Saluran memungkinkan transaksi gratis off-chain tanpa batas antara peserta ( selama nilai bersih transfer mereka tidak melebihi total token yang disetor ). Peserta secara bergiliran mengirim pembaruan status kepada satu sama lain, menunggu konfirmasi tanda tangan dari pihak lain. Setelah pihak lain menandatangani konfirmasi, pembaruan status ini dianggap selesai. Dalam keadaan normal, pembaruan status yang disetujui oleh kedua belah pihak tidak diunggah ke jaringan utama, hanya saat terjadi sengketa atau menutup saluran, baru akan bergantung pada konfirmasi jaringan utama. Ketika perlu menutup saluran, salah satu peserta dapat mengajukan permintaan transaksi di jaringan utama, jika permintaan keluar mendapat persetujuan tanda tangan dari semua orang, maka akan dieksekusi segera di blockchain, yaitu kontrak pintar mendistribusikan sisa dana terkunci berdasarkan saldo masing-masing peserta dalam status akhir saluran; jika peserta lain tidak menyetujui tanda tangan, maka semua orang harus menunggu hingga "masa tantangan" berakhir untuk menerima sisa dana.

Secara keseluruhan, solusi saluran status dapat secara signifikan mengurangi beban komputasi di jaringan utama, meningkatkan kecepatan transaksi, dan menurunkan biaya transaksi.

Laporan Penelitian Kedalaman: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain

3.1.2 Garis Waktu

  • 2015/02, Joseph Poon dan Thaddeus Dryja menerbitkan draf whitepaper jaringan Lightning.
  • 2015/11, Jeff Coleman pertama kali secara sistematis merangkum konsep State Channel, mengusulkan bahwa Payment Channel Bitcoin adalah sub-kasus dari konsep State Channel.
  • 2016/01, Joseph Poon dan Thaddeus Dryja secara resmi menerbitkan makalah berjudul "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" yang mengusulkan solusi skalabilitas jaringan Lightning Bitcoin yaitu Payment Channel(, solusi ini hanya digunakan untuk memproses pembayaran transfer di jaringan Bitcoin.
  • 2017/11, spesifikasi desain pertama tentang State Channel berdasarkan kerangka Payment Channel, Sprites, diusulkan.
  • 2018/06, Counterfactual mengajukan desain Generalized State Channels yang sangat rinci, ini adalah desain pertama yang sepenuhnya terkait dengan saluran status.
  • 2018/10, artikel Generalised State Channel Networks mengusulkan konsep State Channel Networks dan Virtual Channels.
  • 2019/02, konsep saluran status diperluas menjadi N-Party Channels, Nitro adalah protokol pertama yang dibangun berdasarkan ide tersebut.
  • 2019/10, Pisa untuk mengatasi masalah semua peserta yang perlu terus online, memperluas konsep Watchtowers.
  • 2020/03, Hydra mengajukan Fast Isomorphic Channels.

![Laporan Penelitian Mendalam: Analisis Lengkap tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(

)# 3.1.3 Prinsip Teknologi

Alur kerja dasar dari saluran status adalah sebagai berikut:

  1. Alice dan Bob menyetor dana dari EOA pribadi mereka ke alamat kontrak on-chain, dana ini dikunci dalam kontrak sampai saldo dikembalikan kepada pengguna saat saluran ditutup; setelah kedua pihak menandatangani konfirmasi, saluran status antara keduanya secara resmi dibuka.

  2. Alice dan Bob secara teori dapat melakukan transaksi tak terbatas di luar rantai melalui saluran tersebut, peserta berkomunikasi satu sama lain melalui pesan tanda tangan terenkripsi ### alih-alih berkomunikasi dengan jaringan blockchain (. Kedua pengguna perlu menandatangani setiap transaksi untuk mencegah kejahatan pengeluaran ganda. Melalui pesan-pesan ini, mereka mengajukan pembaruan status akun mereka dan menerima pembaruan status yang diajukan oleh pihak lain.

  3. Jika Alice ingin menutup saluran dan menghentikan transaksi dengan Bob, Alice perlu mengajukan status akhir akunnya kepada kontrak. Jika Bob menandatangani persetujuan, kontrak akan melepaskan dana yang terkunci sesuai dengan status akhir kepada pengguna yang bersangkutan. Jika Bob tidak merespons tanda tangan, kontrak akan melepaskan dana yang terkunci kepada pengguna yang bersangkutan setelah periode tantangan berakhir.

  4. Jika Bob tidak merespons tanda tangan pembaruan status yang dikirimkan Alice dalam gilirannya, Alice dapat memulai tantangan dengan mengajukan status terakhir yang valid miliknya ke kontrak, status valid ini juga mencakup tanda tangan Bob sebelumnya, sehingga membuktikan bahwa transaksi terakhir telah menerima persetujuan Bob, dan status terakhir telah menerima konfirmasi Bob. Kemudian, kontrak memungkinkan Bob untuk merespons dalam periode waktu tertentu dengan mengajukan status berikutnya ke kontrak; jika Bob merespons, maka kedua pihak dapat melanjutkan transaksi di saluran status; jika Bob tidak merespons dalam periode waktu tersebut, kontrak secara otomatis menutup saluran status dan mengembalikan dana kepada Alice.

![Laporan Penelitian Kedalaman 10.000 Kata: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(

)# 3.1.4 Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan:

  • Ketersegeraan: Transaksi dapat diselesaikan segera, tanpa perlu menunggu konfirmasi blok.
  • Privasi: Hanya status akhir yang akan dicatat di blockchain, proses tengah tidak akan terungkap
  • Skalabilitas: dapat mendukung transaksi off-chain tanpa batas
  • Biaya rendah: transaksi off-chain pada dasarnya tidak memerlukan biaya transaksi

Kekurangan:

  • Ketersediaan: pihak yang terlibat perlu tetap online
  • Efisiensi modal rendah: Dana terkunci tidak dapat digunakan selama periode kunci
  • Kompleksitas: Ada ambang tertentu bagi pengembang dan pengguna
  • Pembatasan likuiditas: Dana terbatas di dalam saluran
  • Keterbatasan penerapan: terutama berlaku untuk kedua belah pihak yang berinteraksi secara frekuent.

![Laporan Penelitian Kedalaman Sepuluh Ribu Kata: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(

)# 3.1.5 Aplikasi

Jaringan Lightning Bitcoin

Ikhtisar: Jaringan Lightning adalah saluran pembayaran kecil di jaringan Bitcoin, yang mengalami evolusi teknologi secara keseluruhan: 2/2 multi-tanda tangan membangun saluran pembayaran satu arah, setelah menambahkan RSMC### Kontrak Kematangan Urutan yang Dapat Dibatalkan( dapat membangun saluran pembayaran dua arah, kemudian setelah menambahkan HTLC) Kontrak Kunci Waktu Hash( dapat menghubungkan saluran pembayaran yang diperluas ke pembayaran multi-pihak, akhirnya membangun jaringan pembayaran yaitu jaringan Lightning. Melalui pembayaran kecil off-chain.

BTC0.96%
Lihat Asli
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
  • Hadiah
  • 5
  • Bagikan
Komentar
0/400
BlockImpostervip
· 16jam yang lalu
off-chain transaksi Sorot poin
Lihat AsliBalas0
GasGasGasBrovip
· 16jam yang lalu
Gas putih yyds!
Lihat AsliBalas0
DaoGovernanceOfficervip
· 16jam yang lalu
*sigh* pandangan dangkal lainnya tentang trilema... secara empiris, saluran negara gagal tepat karena kerangka yang terlalu disederhanakan ini
Lihat AsliBalas0
AirdropHunter007vip
· 16jam yang lalu
Rantai sampah semua berbicara tentang perluasan, lebih baik tidak menggunakan rantai sama sekali.
Lihat AsliBalas0
Ser_Liquidatedvip
· 16jam yang lalu
Jangan tanya saya apa solusinya, kan itu semua off-chain hanya bergantung pada uang.
Lihat AsliBalas0
Perdagangkan Kripto Di Mana Saja Kapan Saja
qrCode
Pindai untuk mengunduh aplikasi Gate
Komunitas
Bahasa Indonesia
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)